Надо Знать

добавить знаний



Эксперимент



План:


Введение

Эксперимент ( рус. эксперимент , англ. experiment , нем. Experiment n, Test m, Versuch m ) - Попытка, опыт, требующие подтверждения или опровержения, форма познания, один из основных методов научного исследования, в котором изучение явлений происходит в целесообразно выбранных или искусственно созданных условиях, обеспечивающих появление тех процессов, наблюдение которых необходимо для установления закономерных связей между явлениями.


1. Виды экспериментов

Различают пассивный эксперимент и активный эксперимент.

1.1. Пассивный эксперимент

При пассивном эксперименте информация об исследуемом объекте накапливается путем пассивного наблюдения, т.е. информацию получают в условиях обычного функционирования объекта. Активный эксперимент проводится с применением искусственного воздействия на объект по специальной программе.

При пассивном эксперименте существуют только факторы в виде входных контролируемых, но неуправляемых переменных, и экспериментатор находится в положении пассивного наблюдателя. Задачи планирования в этом случае сводится к оптимальной организации сбора информации и решения таких вопросов, как выбор количества и частоты измерений, выбор метода обработки результатов измерений.

Чаще всего целью пассивного эксперимента является построение математической модели объекта, которая может рассматриваться либо как хорошо или как плохо организованный объект. В хорошо организованном объекте имеют место определенные процессы, в которых взаимосвязи входных и выходных параметров устанавливаются в виде детерминированных функций. Поэтому такие объекты называют детерминированными. Плохо организованные или диффузные объекты представляют собой статистические модели. Методы исследования с использованием таких моделей не требуют детального изучения механизма процессов и явлений, протекающих в объекте.

Примером пассивного эксперимента может быть анализ работы схемы, не имеющей входов, только выходы, и повлиять на ее работу невозможно. Хорошим примером пассивного эксперимента с диффузным объектом является измерение метеорологических параметров (температуры, скорости ветра и т. д.) при природных катаклизмах.


1.2. Активный эксперимент

Активный эксперимент позволяет быстрее и эффективнее решать задачи исследования, но более сложный, требует больших материальных затрат и может помешать нормальному ходу технологического процесса. Иногда отсутствует возможность проведения активного эксперимента (например, при исследовании явлений природы). Однако, учитывая преимущества активного эксперимента, тогда, когда это возможно, предпочтение отдают ему. При активном эксперименте факторы должны быть управляемыми и независимыми.

Активный эксперимент предполагает возможность влияния на ход процесса и выбора в каждом опыте уровней факторов. При планировании активного эксперимента решается задача рационального выбора факторов, существенно влияющих на объект исследования и определения соответствующего числа проведенных опытов. Увеличение числа включенных в рассмотрение факторов приводит к резкому росту числа опытов, уменьшение - к существенному увеличению погрешности опыта. Фактор считается заданным только тогда, когда при его выборе указывается его область определения - совокупность значений, которые может принимать данный фактор. В эксперименте используется ограниченная часть области определения, задаваемой обычно в виде дискретного множества уровней. Избранные факторы должны быть однозначно управляемыми и операционным, т.е. поддаются регулированию с поддержанием на заданном уровне в течение всего опыта при соблюдении последовательности необходимых для этого действий. Должна быть назначена также точность измерения факторов в выбранном диапазоне измерения.

Совокупности факторов должны соответствовать требованиям совместимости и независимости. Соблюдение первого требования означает, что все комбинации факторов осуществимы и безопасны, во-вторых - возможность установления фактора на любом уровне независимо от уровней других факторов.

В современных экспериментальных исследованиях технологических процессов широко применяется планирования эксперимента.


2. Планирование эксперимента

Планирование эксперимента - процедура выбора числа и условий проведения опытов, необходимых и достаточных для решения задачи исследований с заданной точностью.

Различают два подхода планирования эксперимента:

  • классический, при котором поочередно меняется каждый фактор к определению частичного максимума при постоянных значениях других факторов,
  • статистический, где одновременно изменяют много факторов.

Существенными моментами являются:

  • минимизация числа опытов;
  • одновременное варьирование всеми параметрами;
  • использования математического аппарата, который формализует действия экспериментатора;
  • выбор четкой стратегии, позволяющей принимать обоснованные решения после каждой серии экспериментов.

Всего различают следующие экспериментальные планы:

  • дисперсного анализа;
  • отбора существенных факторов;
  • многофакторного анализа;
  • получения поверхности отклика;
  • динамических задач планирования;
  • изучение механизмов явлений;
  • построения диаграмм "состав - свойство", "состав - состояние".

См.. также

Литература

Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. - Донецк: Донбасс, 2004. - ISBN 966-7804-14-3.


Наука Это незавершенная статья по науки.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам